SATA Là Gì? Chuẩn Giao Tiếp SATA Có Ưu Và Nhược Điểm Gì?

SATA là gì? Đây là một thuật ngữ mà bất kỳ ai khi tìm hiểu về ổ cứng đều đã từng nghe qua. Nếu bạn muốn biết rõ hơn về chuẩn SATA cũng như ưu nhược điểm của nó, hãy đọc bài viết này. Máy Chủ Sài Gòn sẽ cung cấp cho bạn tất cả các thông tin về chuẩn giao tiếp SATA.

SATA là gì?

Serial ATA (SATA) là giao diện Bus máy tính kết nối bộ điều hợp Bus chủ với các thiết bị lưu trữ chung như ổ đĩa quang, ổ đĩa cứng và ổ đĩa thể rắn. SATA đã vượt qua tiêu chuẩn PATA trước đó để trở thành giao diện lưu trữ phổ biến nhất. Tổ chức Serial ATA International (SATA-IO) phát triển các thông số kỹ thuật tương thích trong ngành của SATA sau đó được Ủy ban kỹ thuật INCITS T13, AT Attachment (INCITS T13) thông qua.

Chuẩn giao tiếp SATA truyền dữ liệu theo kiểu nối tiếp liên tục, có thể tăng băng thông truyền dữ liệu bằng cách hoạt động ở tần số cao hơn với độ rộng bit nhỏ hơn. SATA chỉ có thể truyền một bit dữ liệu tại một thời điểm, giảm số lượng chân giao diện SATA, giảm số lượng cáp kết nối và tăng hiệu quả. 

Trên thực tế, nếu biết SATA là gì, người ta nhận ra SATA có thể làm mọi thứ chỉ với bốn chân, được sử dụng để kết nối cáp, gửi dữ liệu, nối dây đất và nhận dữ liệu. Đồng thời, kiến trúc này có tiềm năng giảm tiêu thụ năng lượng và độ phức tạp của hệ thống.

SATA có điểm xuất phát cao hơn và tiềm năng phát triển lớn hơn. Tốc độ truyền dữ liệu được xác định bởi SATA 1.0 có thể đạt 150MB/s, nhanh hơn tốc độ truyền dữ liệu đạt được bởi ATA song song nhanh nhất (ATA/133) là 133MB/s. Tốc độ truyền dữ liệu của SATA 2.0 được phát hành sẽ đạt 300MB/s và tốc độ truyền dữ liệu cao nhất là 600MB/s với SATA 3.0.

Quá trình phát triển của công nghệ SATA là gì?

Nếu bạn muốn biết quá trình phát triển của SATA là gì, bạn có thể tìm hiểu về các phiên bản giao diện của nó.

Phiên bản SATA 1.0

Phiên bản đầu tiên của giao diện SATA, hỗ trợ tốc độ lên đến 1,5 Gbit/s, được phát hành vào năm 2003. Các nhà sản xuất đã sử dụng chip cầu nối để chuyển đổi các thiết kế PATA hiện có sang sử dụng với giao diện SATA để dễ dàng chuyển đổi từ PATA ổ đĩa cứng. Nhược điểm của giải pháp này là nó thiếu các tính năng giao diện SATA nhất định, chẳng hạn như Native Command Queuing (NCQ) (hàng đợi lệnh gốc).

Phiên bản SATA 2.0

NCQ được hỗ trợ bởi phiên bản thứ hai của giao diện SATA. NCQ là một phần mở rộng giao diện SATA cho phép ổ cứng tối ưu hóa bên trong thứ tự nhận lệnh đọc và ghi, giảm chuyển động đĩa từ không cần thiết để có hiệu suất tốt hơn và tuổi thọ cao hơn. 

Bất kỳ ai đã biết SATA là gì và từng sử dụng phiên bản này đều biết tốc độ truyền thông tối đa của phiên bản này cũng đã được tăng lên 3 Gbit/s.

Phiên bản SATA 3.0

Thế hệ thứ ba của giao diện SATA thể hiện một sự cải thiện hiệu suất đáng kể. Chuẩn 3.0 đầy đủ được phát hành vào ngày 27/5/2009, với tốc độ truyền tối đa được chỉ định là 6 Gbit/s. Tính năng NCQ cũng đã có những cải tiến đáng kể, phần lớn trong số đó nhằm mục đích cải thiện chất lượng dịch vụ phát trực tuyến video và đồ họa.

Bản sửa đổi SATA 3.1

Bản sửa đổi nhỏ đầu tiên cho giao diện SATA tập trung vào việc hỗ trợ tốt hơn cho các ổ đĩa trạng thái rắn (SSD) mới nổi. 

Bản sửa đổi SATA 3.2

Bản sửa đổi nhỏ thứ hai của giao diện SATA đã tăng tốc độ truyền tải tối đa lên 16 Gbit/s và cải thiện hỗ trợ cho các ổ đĩa thể rắn bằng cách giới thiệu một giao diện thực thi. SATA M.2 là một khai báo hệ số dạng nhỏ. Chỉ những ai biết về SATA là gì và thường xuyên cập nhật những thông tin về các phiên bản của SATA mới có thể biết được điểm khác biệt của phiên bản này.

Bản sửa đổi SATA 3.3

Bản sửa đổi nhỏ thứ ba của chuẩn giao tiếp SATA giúp tăng đáng kể dung lượng của ổ cứng để phục vụ tất cả người sử dụng máy tính.

Bản sửa đổi SATA 3.4

Phát hành vào 6/2018, bản sửa đổi này cho phép thực hiện các nhiệm vụ dọn dẹp và theo dõi tình trạng thiết bị, cả hai đều có tác động tối thiểu đến hiệu suất.

Bản sửa đổi SATA 3.5

Bản sửa đổi SATA 3.5 được phát hành 7/2020 giới thiệu các tính năng thúc đẩy tích hợp nhiều hơn các sản phẩm và thiết bị SATA với các tiêu chuẩn I/O ngành khác và cho phép tăng lợi ích về hiệu suất.

Đặc điểm của công nghệ SATA là gì?

Cáp 

Cáp dữ liệu có bảy dây dẫn và các đầu nối bán dẫn rộng 8mm ở mỗi đầu được xác định theo tiêu chuẩn giao tiếp SATA. Cáp SATA có thể dài đến một mét (3,3 feet) và kết nối một ổ cắm bo mạch chủ với một ổ cứng. Đầu nối và cáp SATA dễ dàng phù hợp hơn trong không gian chật hẹp và giảm các vật cản làm mát không khí. Mặc dù chúng dễ bị vô tình rút và đứt hơn, nhưng người dùng có thể mua cáp có tính năng khóa, bao gồm một lò xo nhỏ (thường là kim loại) giữ phích cắm trong ổ cắm.

Đầu nối 

Đặc điểm của đầu nối trong SATA là gì? Chiều cao dây dẫn của đầu nối SATA tiêu chuẩn cho cả dữ liệu và nguồn là 1,27 mm (0,050 inch). Để kết nối đầu nối SATA, cần một lực chèn thấp. Các thiết bị nhỏ hơn, chẳng hạn như ổ SATA 1,8 inch. Một số ổ đĩa Blu-ray, DVD và ổ SSD mini, sử dụng đầu nối mini-SATA hoặc mSATA.

Có sẵn các đầu nối SATA thẳng, góc phải hoặc góc trái. Các đầu nối có góc cạnh cho phép kết nối rời rạc hơn. Ở phía bảng mạch, các đầu nối góc phải (còn được gọi là 90 độ) dẫn cáp trực tiếp ra khỏi ổ đĩa. Đầu nối góc trái (còn được gọi là 270 độ) dẫn hướng cáp qua ổ đĩa và đến đầu. 

Đối với các thiết bị bên ngoài, một đầu nối eSATA đặc biệt được chỉ định, cũng như một điều khoản được triển khai tùy chọn cho các kẹp để giữ cố định các đầu nối bên trong. Có lẽ nhờ tìm hiểu về SAS và SATA là gì, người ta mới có thể biết ổ bộ điều khiển SATA không thể xử lý đĩa SAS nhưng đĩa SATA có thể được cắm vào bộ điều khiển SAS và giao tiếp trên cùng một cáp vật lý như đĩa SAS gốc.

Cổng

Cổng SATA được thiết kế để sử dụng với cáp dữ liệu SATA có khóa hoặc kẹp để tránh tình trạng rút phích cắm ngẫu nhiên. Một số cáp SATA có đầu nối được đặt nghiêng sang phải hoặc trái để tạo điều kiện kết nối với bảng mạch.

Lớp giao thức của chuẩn giao tiếp SATA là gì?

Lớp vật lý

Các đặc tính điện và vật lý của SATA được xác định bởi lớp vật lý, cũng như hệ thống con mã hóa vật lý. Tín hiệu vi sai được sử dụng trong truyền dẫn vật lý. SATA PHY bao gồm một cặp truyền và nhận.  Khi liên kết SATA không được sử dụng, bộ phát sẽ để các chân truyền nổi về mức điện áp chế độ chung của chúng. 

Máy phát điều khiển các chân truyền ở điện áp chênh lệch được chỉ định khi liên kết SATA hoạt động hoặc trong giai đoạn khởi tạo liên kết. Mã hóa vật lý SATA sử dụng hệ thống mã hóa dòng 8b/10b. Lược đồ này thực hiện nhiều chức năng cần thiết để duy trì một liên kết nối tiếp vi sai. Vậy cách thức hoạt động của lớp vật lý SATA là gì?

Đầu tiên, luồng chứa thông tin đồng bộ hóa được yêu cầu bởi máy chủ/ổ đĩa SATA để trích xuất đồng hồ. Chuỗi được mã hóa 8b/10b chứa các chuyển đổi cạnh tuần hoàn cho phép máy thu đạt được sự liên kết bit mà không cần sử dụng dạng sóng xung nhịp tham chiếu được truyền riêng biệt. 

Ngoài ra, trình tự duy trì một dòng bit trung tính (cân bằng DC), cho phép các trình điều khiển truyền và đầu vào máy thu được ghép nối với nhau AC. Nói chung, chỉ những người tìm hiểu kỹ SATA là gì mới biết tín hiệu SATA là tín hiệu bán song công, có nghĩa là nó chỉ có thể đọc hoặc ghi dữ liệu cùng một lúc. 

Lớp PHY chịu trách nhiệm phát hiện SATA/thiết bị khác trên cáp và bắt đầu liên kết. PHY chịu trách nhiệm tạo cục bộ các tín hiệu ngoài băng tần đặc biệt trong quá trình khởi tạo liên kết bằng cách chuyển máy phát giữa ký tự không tải và ký tự 10B cụ thể theo một mẫu xác định, thỏa thuận tốc độ tín hiệu được hỗ trợ lẫn nhau.

Cuối cùng, luồng dữ liệu lớp PHY của thiết bị đầu cuối được đồng bộ hóa. Không có dữ liệu nào được gửi từ lớp liên kết trong thời gian này.

Lớp liên kết

Nhiệm vụ của lớp liên kết trong SATA là gì? lớp liên kết chịu trách nhiệm truyền và nhận Frame Information Structures (FIS) qua liên kết SATA sau khi lớp PHY đã thiết lập liên kết. FIS là các gói chứa dữ liệu điều khiển hoặc dữ liệu tải trọng. Mỗi gói có một tiêu đề (xác định loại của nó) và một trọng tải, nội dung của chúng phụ thuộc vào loại. Lớp liên kết cũng chịu trách nhiệm kiểm soát luồng trên liên kết.

Lớp truyền tải

Lớp truyền tải là lớp thứ ba trong chuẩn giao tiếp SATA. Lớp này có nhiệm vụ tác động lên các khung và truyền hoặc nhận chúng theo đúng thứ tự. Lớp truyền tải chịu trách nhiệm lắp ráp và tháo gỡ cấu trúc FIS, bao gồm trích xuất nội dung từ các FIS đăng ký vào tệp tác vụ và thông báo cho lớp lệnh. 

Tóm lại, tìm hiểu về lớp truyền tải trong SATA là gì, bạn hãy nhớ lớp truyền tải có nhiệm vụ tạo và mã hóa các cấu trúc FIS do lớp lệnh yêu cầu, cũng như loại bỏ các cấu trúc đó khi nhận được các khung. Khi dữ liệu DMA được truyền và nhận từ lớp lệnh cao hơn, lớp truyền tải gắn tiêu đề điều khiển FIS vào tải trọng và thông báo cho lớp liên kết rằng nó đã sẵn sàng để truyền.

Khi dữ liệu được nhận, quy trình tương tự được thực hiện theo thứ tự ngược lại. Lớp liên kết thông báo cho lớp truyền tải rằng có dữ liệu đến. Sau khi dữ liệu đã được xử lý bởi lớp liên kết, lớp truyền tải sẽ kiểm tra nó và loại bỏ tiêu đề FIS trước khi chuyển tiếp nó đến lớp lệnh.

Ưu nhược điểm của công nghệ SATA là gì?

Ưu điểm

• Ổ cứng SATA luôn rẻ hơn so với các loại ổ cứng khác. Vì thế, đây cũng là một trong những lợi ích đáng kể nhất của SATA.
• Khi một ổ cứng hoạt động, nó thường tiêu tốn rất nhiều năng lượng. Tuy nhiên, dù có tốc độ truyền nhanh nhưng ổ cứng SATA tiêu thụ ít năng lượng hơn so với các ổ cứng tương đương khác.
• SATA không phải là ổ cứng mà nó là một giao diện mà các loại ổ cứng thường xuyên sử dụng để giao tiếp với máy tính, vì các nhà sản xuất đã thiết kế ổ cứng để tương thích với cổng SATA.

Nhược điểm

Tốc độ và hiệu suất

Tìm hiểu về nhược điểm của SATA là gì, ta dễ dàng nhận thấy ổ SATA có một bất lợi đáng kể về tốc độ khi so sánh với ổ SAS. Băng thông tối đa cho ổ đĩa SATA thế hệ thứ ba là 6Gbps trong khi ổ đĩa SAS thế hệ thứ hai đã cung cấp băng thông bằng 6Gbps. Còn chuẩn kết nối SAS thế hệ thứ ba đã cung cấp băng thông tối đa 12Gbps, nhanh gấp đôi so với ổ SATA. Hơn nữa, mỗi ổ cứng SATA được giới hạn ở mức 10.000RPM, trong khi mỗi ổ SAS có thể đạt tốc độ tối đa lên đến 15.000RPM.

Khả năng kết nối hàng loạt

Khi nói đến tổng số thiết bị mà người dùng có thể kết nối với một hệ thống, ổ cứng chuẩn SATA ít nhiều gặp bất lợi hơn so với ổ đĩa SAS. Ổ cứng và ổ quang là một trong những thiết bị có thể kết nối với chuẩn giao tiếp SATA và SAS. Tuy nhiên, thực tế thì chỉ có khoảng một chục thiết bị có thể kết nối trên một máy tính hỗ trợ công nghệ SATA.

Cấu trúc liên kết của chuẩn SATA là gì?

SATA là một giao thức point-to-point. Kết nối vật lý của bộ điều khiển với thiết bị lưu trữ không được chia sẻ bởi các bộ điều khiển hoặc thiết bị lưu trữ khác. SATA xác định các hệ số nhân, cho phép một cổng bộ điều khiển SATA có thể điều khiển tối đa mười lăm thiết bị lưu trữ. 

Hệ số nhân đóng vai trò như một trung tâm, với bộ điều khiển và mỗi thiết bị lưu trữ được kết nối với nó. Các bộ mở rộng SAS về mặt khái niệm tương tự như thế này. Bộ điều khiển SATA được tích hợp trong bo mạch chủ PC hiện đại và thường có từ hai đến tám cổng. Khi hiểu rõ cấu trúc liên kết của chuẩn SATA là gì, người ta nhận ra các cổng bổ sung có thể được thêm vào với bộ điều hợp máy chủ SATA (có sẵn trong nhiều giao diện Bus: PCI, USB, PCIe). 

Khả năng tương thích ngược

SATA và PATA

Các thiết bị SATA và PATA (Parallel AT Attachment) hoàn toàn không tương thích ở cấp độ giao diện phần cứng: chúng không thể được kết nối nếu không có bộ điều hợp. Các thiết bị SATA có thể được cấu hình để trông giống và hoạt động giống như các thiết bị PATA ở cấp ứng dụng.

Nếu hiểu chuẩn SATA là gì, ta thấy nhiều bo mạch chủ có tùy chọn “Chế độ kế thừa” cho phép ổ đĩa SATA xuất hiện trong hệ điều hành dưới dạng ổ đĩa PATA trên bộ điều khiển tiêu chuẩn. Chế độ kế thừa này đơn giản hóa việc cài đặt hệ điều hành bằng cách không yêu cầu tải một trình điều khiển cụ thể trong quá trình thiết lập, nhưng nó hy sinh hỗ trợ cho một số tính năng SATA.

Bởi vì giao diện bộ điều khiển PATA tiêu chuẩn chỉ hỗ trợ bốn ổ đĩa, Chế độ kế thừa sẽ không thường xuyên vô hiệu hóa một số cổng PATA hoặc SATA của bo mạch.

SATA 1.5Gbit/s và SATA 3Gbit/s

Thông qua việc tìm hiểu về khả năng tương thích ngược của SATA là gì, ta mới thấy sự tiện lợi của nó. Các nhà thiết kế tiêu chuẩn SATA nhằm mục đích tương thích ngược và chuyển tiếp với các bản sửa đổi trong tương lai của tiêu chuẩn SATA như một mục tiêu tổng thể. Nhiều nhà sản xuất đã làm cho việc chuyển đổi các ổ đĩa mới hơn sang chế độ của tiêu chuẩn trước trở nên đơn giản.

Điều này là để tránh các vấn đề về khả năng tương tác có thể xảy ra khi các ổ đĩa SATA thế hệ tiếp theo được cài đặt trên bo mạch chủ có bộ điều khiển máy chủ là chuẩn SATA 1.5 Gbit/s cũ. Vì vậy biết được SATA là gì, bạn sẽ biết được điều này.

SATA 3Gbit/s và SATA 6Gbit/s

Công nghệ SATA 3Gbit/s và SATA 6Gbit/s tương thích ngược. Hầu hết các thiết bị SATA 3Gbit/s có thể kết nối với các thiết bị SATA 6 Gbit / s và ngược lại, mặc dù các thiết bị SATA 3Gbit/s chỉ có thể kết nối với các thiết bị SATA 6 Gbit/s ở tốc độ 3 Gbit/s chậm hơn.

SATA 1.5Gbit/s và SATA 6Gbit/s

SATA 1.5Gbit/s và SATA 6Gbit/s tương thích ngược. Hầu hết các thiết bị SATA 1.5Gbit/s có thể kết nối với các thiết bị SATA 6Gbit/s và ngược lại, mặc dù các thiết bị SATA 1.5Gbit/s chỉ có thể kết nối với các thiết bị SATA 6Gbit/s ở tốc độ 1.5Gbit/s chậm hơn.

Điểm khác biệt giữa chuẩn SAS vs SATA là gì?

Tốc độ

Có thể thấy SAS có tốc độ nhanh hơn nhiều so với công nghệ SATA. Nếu SATA chỉ giới hạn tốc độ từ 150m/s đến 300m/s thì SAS đã có thể hỗ trợ lên đến 3g/s. Tuy nhiên, với chuẩn SATA mới thì tốc độ của nó đã tăng lên khá nhiều.

Cấu tạo

Cả hai tiêu chuẩn đều sử dụng dạng sơ đồ chân cho các kết nối nguồn và dữ liệu trong cấu trúc của chúng. Tuy nhiên, với công nghệ SATA, hai kết nối này được sử dụng riêng biệt, trong khi với SAS, chúng được kết hợp thành một và sử dụng cùng một luồng. Điều này cho phép bạn kết nối chuẩn SAS với bộ điều khiển SATA. Có thể thấy, nếu tìm hiểu về cấu tạo của từng loại, bạn sẽ biết điểm khác biệt giữa chuẩn SAS vs SATA là gì.

Hiệu năng

Về hiệu năng, nhiều thử nghiệm cho thấy ổ SATA chậm hơn ổ SAS tới 3 lần và hiệu năng là điểm mạnh nổi bật của giao diện SAS.

Độ tin cậy

Khi so sánh với SATA, hệ thống máy chủ sử dụng tiêu chuẩn SAS hiện có điểm số cao hơn ở hai thang đo độ tin cậy của ổ cứng là MTBF và BER, cũng như hai thang điểm về thời gian hỏng hóc và lỗi xuất hiện trong vận hành.

Lời kết

Vậy bài viết “SATA là gì? Chuẩn giao tiếp SATA có ưu và nhược điểm gì?” đã cung cấp cho các bạn tất tần tật kiến thức và những thông tin cơ bản nhất về chuẩn giao tiếp SATA. Tin rằng sau khi đã xem qua bài viết của chúng tôi, bạn đã hiểu hơn về SATA. Nếu bạn muốn cập nhật thêm những kiến thức mới, đừng quên ghé thăm Website của Máy Chủ Sài Gòn mỗi ngày nhé.

Chúng tôi là đơn vị chuyên cung cấp các sản phẩm máy trạm, máy chủ, linh kiện máy chủ cùng một số thiết bị mạng chuyên dụng chính hãng, chất lượng cao. Liên hệ ngay qua Hotline: 0976.638.715 hoặc Email: kinhdoanh@maychusaigon.vn nếu bạn cần được hỗ trợ nhanh chóng.